Шаговый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике , к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в дискретном электроприводе с двигателями с волновым ротором. Цель состоит в расширении функцио ,нальных возможностей путем контроля отказов электропривода с волновым ротором. Электропривод содержит источник 1 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора 2 фаз, выходы которого соединены с фазами электродвигателя 3 с волновым ротором и в датчиками 4 и 5, выходы которых соединены с входом суммирующего элемента 6. С его выхода суммарное значение напряжения поступает на один из входов запоминающего элемента 7, а с его выходл - на вход элемента 8 сравнения. Разность напряжения с элемента 8 сравнения, несущая информацию о состоянии электропривода, поступает на один из входов элемента 9, регистрирующего характер отказа на основании дополнительной информации электрических сигналов -с выхода тора 2 фаз. 4 ил., 1 табл. I. с (Л 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (б1) 4 Н 02 P 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4025876/24-07 (22) 24.02.86 (46) 23.12.87. Бюл. ¹ 47 (71) Ленинградский кораблестроитель— ный институт (72) Д.В. Вилесов, С.П. Даниленко, С.M. Дерипаско, В.И. Саввин и А.П. Сеньков (53) 621.313.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 593295, кл. Н 02 P 8/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1029371,,кл. Н 02 P 8/00, 1983. (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в дискретном электроприводе с двигателями с волновым ротором.

Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем контроля отказов электропривода с волновым ротором. Электропривод содержит источник 1 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора 2 фаз, выходы которого соединены с фазами электродвигателя 3 с волновым ротором и ц датчиками 4 и 5, выходы которых соединены с входом суммирующего элемента 6. С его выхода суммарное значение напряжения поступает на один из входов запоминающего элемента 7, а с его выхода — на вход элемента 8 сравнения.

Разность напряжения с элемента 8 сравнения, несущая информацию о состоянии электропривода, поступает на один из входов элемента 9, регистрирующего характер отказа на основании дополнительной информации электрических сигналов .с выхода коммутатора 2 фаз. 4 ил., 1 табл.

13

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в дискретном электроприводе, включа-: ющем двигатель с волновым ротором.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем контроля отказов электропривода с волновым ротором.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг.2— схема регистрирующего элемента; на фиг. 3 — циклограмма напряжений на элементах привода при нормальной работе; на фиг. 4 — то же, при неисправности привода.

Устройство содержит источник 1 управляющих сигналов, выход которого соединен с входом коммутатора 2 фаз, выходы которого соединены с фазами волнового электродвигателя (ВЭД) 3.

На корпусе ВЕД 3 установлены датчики

4 и 5, выходы которых соединены с входом суммирующего элемента 6. Вы-. ход суммирующего элемента 6 соединен с одним из входов запоминающего элемента 7, другой тактируемый вход которого соединен с выходом управляющих .импульсов f . Выход суммирующего элемента 6 соединен с одним из входов элемента 8 сравнения, другой вход которого соединен с выходом запоминающего элемента 7.

Выход элемента 8 сравнения соединен с одним из входов регистрирующего элемента 9, другие входы которого соединены с выходами коммутатора 2 фаз. Датчики расположены на корпусе

ВЭД и сдвинуты относительно друг

6 друга на угол, близкий к 45, для цилиндрических машин и на угол, близкий к 90, для торцовых машин. Регистрирующий элемент 9 может содержать по числу фаз двигателя цепи из последовательно соединенных дешифратора 10 и триггера 11, а также конденсатор 12, соединенный с первыми входами дешифраторов 10 и выходом элемента 8 сравнения. Вторые входы дешифраторов 10 соединены с фазой

ВЭД, а третьи — с предыдущей фазой

ВЭД. Вторые входы триггеров 11 подключены к цепи сброса.

Электропривод работает следующим образом.

Источник 1 управляющих сигналов вырабатывает короткие импульсы, изменяющие состояние коммутатора 2

61702 2 фаз и вызывающие вращение ротора

ВЭД 3. На вход суммирующего элемента

6 поступают электрические сигналы напряжения с выходов индукционных

5 датчиков 4 и 5. С выхода суммирующего элемента 6 суммарное электричес-. кое напряжение поступает на вход элемента 8 сравнения, где выполняется операция Вычитание" над электрическим напряжением, поступающим с выхода суммирующего элемента 6, и электрическим напряжением, поступившим с выхода запоминающего элемента 7, которое получено путем запоминания напряжения с выхода элемента 6 в такте коммутации, предшествующем текущему.

Разрешение на запоминание напряжения элемент 7 получает от источника 1 управляющих сигналов с частотой следования fц в.момент переключения фаз ВЭД.

Таким образом, на выходе элемента

8 сравнения присутствует разность

25 суммарных электрических напряжений датчиков положения ротора ВЭД, взятых при положении ротора ВЭД, предшествующем отработке последнего шага, и при текущем его значении..

Э0 В случае исправно работающего

ВЭД электрическое напряжение на выходе элемента 8 сравнения близко к некоторому постоянному значению (фиг. 3, U>)

В случае неисправности типа "обрыв фазы или короткое замыкание фазы" на выходе элемента 8 сравнения (фиг. 4) электрическое напряжение близко к нулевому значению в некото40 ром такте коммутации, характеризующем проявление данной неисправности (угол перемещения при отработке одного шага отличен от заданного).

В случае неисправности типа "вит45 ковое замыкание фазы" на выходе элемента 8 сравнения электрическое напряжение отлично от некоторого постоянного значения, которое сохранялось при исправном состоянии фаэ

ВЭД. В случае механического разрушения гибкого элемента ротора ВЭД ("распушение") на выходе элемента 8 сравнения электрическое напряжение равно нулю.

Таким образом, напряжение на выходе элемента 8 сравнения несет информацию об исправном либо неисправном состоянии электропривода. Для классификации неисправности ВЭД (указаз 13 ние конкретной фазы, в которой поя— вилась неисправность типа "обрыв фазы или короткое замыкание фазы") привод содержит регистрирующий элемент 9, на один из входов которого поступает электрический сигнал с выхода элемента 8 сравнения, а остальные входы регистрирующего элемента . соединены с выходами коммутатора фаз ВЭД.

При возникновении неисправности в зависимости от номера фазы, вышедraeA из строя, на выходе соответствующего элемента дешифратора 10 появляется сигнал, который переводит соответствующий триггер в противоположное устойчивое состояние. Сигнал с выхода триггера может быть использован как управляющий сигнал световой индикацией или звуковой сигнализацией или сигнал неисправности, поступающий на управляющую 3ВМ, а также на любое другое устройство.

Конденсатор 12 включенный между общей шиной источника питания и выходом элемента сравнения, сглаживает сигнал записи, возникающий в момент переключения фаз двигателя на выходе элемента сравнения.

Неисправность типа "короткое замыкание фазы" определяется в тех тактах коммутации фаз,при которых проявляется неисправность типа "обрыв фазы" у фаз, ориентированных перпендикулярно к искомым и указанных в таблице.

Длительность управляющего импульса выбирается достаточной для установления уровня напряжения на выходе запоминающего элемента 7. Например, при использовании микросхемы

К1100СК2, время записи (выборки) которой составляет 1 мкс, длительность управляющего импульса должна быть в пределах 3-5 мкс. В момент записи (выборки) сигнала 0,1 запоминакщим

50 о элементом 7, т.е. в диапазоне длительности управляющего импульса, возможно равенство измеренного U о и записанного U сигналов. Тогда напряжение, равное разности указанных сигналов, принимает нулевое значение. (осциллограмма U>, переходный процесс сигнала записи, фиг. 3), что соответствует возникновению не4-1

Обрыв фазы 1

Обрыв фазы 2

3 — 4

2 — 3

Обрыв фазы 3

Обрыв фазы 4

1-2

Неисправность Такт коммутации фаз ВЭД (включение фазы) На фиг. 3 представлена временная диаграмма сигналов, иллюстрирующая работу устройства на низкой частоте управляющих импульсов, где 0,1, 0,1

1 сигналы, снимаемые с выходов датчиков положения ВЭД; 0,1 - сигнал, о снимаемый с выхода суммирующего эле61702 4 мента 6, равный сумме сигналон, снимаемых с выходов датчиков, U и — U + U,; ll — сигнал, сш1маемый а z с выхода запоминающего элемента 7, 5 который получен путем записи сигнала

ll в предыдущем такте коммутации

0 фаз; U8 - сигнал, снимаемый с выхода элемента 8 сравнения, равный разности 0,1 и U по абсолютной величине. о

По переднему фронту управляющего сигнала (время й, — начало такта ком— мутации 1-2) происходит запись (вы— борка) запоминающим элементом 7 напряжения Ь,1, присутствующего на вью ходе суммирующего элемента 6, причем уровень напряжения lip в момент прио хода управляющего импульса, длительность которого t -t, (фиг.3), сохраняет значение предыдущего такта коммутации. 4-1, так как ротор ВЭД сохраняет прежнее фиксированное положение (осциллограмма U фиг. 3).

По заднему фронту управляющего импульса происходит переключение фаз ВЭД и ротор начинаФт перемещение в новое фиксированное положение, при этом сигнал на выходе суммирующего элемента 6 Ug изменяет свой уровень о

З0 в соответствии с изменением положения ротора. Бремя,-t, (фиг. 3) соответствует длительности изменения напряжения Ug (сигнала первого дат1 чика положения ротора ВЭД) при перемещении ротора через ось максималь35 ной деформации, а время t -t4 — длительности изменения напряжения Ц

< при перемещении ротора через ось минимальной деформации.

5 1 исправности. Возникновение ложного сигнала о неисправности в этот момент предотвращается емкостным фильт ром на основе конденсатора 12.

Использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить контроль наиболее часто появляющихся неисправностей волнового электропривода, что уменьшает трудоемкость поиска неисправностей.

Формула изобретения

Паговый электропривод, содержащий последовательно соединенные источник управляющих сигналов, коммутатор фаз двигатель и регистрирующий элемент, связанный с выходами коммутатора

361702 фаз, отличающийся тем, что, с целью расширения функпиональных возможностей путем контроля отказов электропривода с волновым ротором, введены датчики положения ро тора, запоминающий элемент, элемент сравнения и суммирующий элемент, входы которого соединены с датчиками

1Q положения, выход — с входом элемента сравнения, другой вход которого соединен с выходом запоминающего элемента, информационный вход последнего соединен с выходом суммирующего эле15 мента, тактируемый вход — с выходом источника управляющих сигналов, выход элемента сравнения соединен с одним из входов регистрирующего элемента, другие входы которого соедине2п ны с выходами коммутатора фаз.

1361 702

Ь е- -г м 3- Ч Ф-I l

Фиг Ф

Составитель В. Алфимов

Техред М.Дидык Корректор Л. Патай

Редактор П. Гереши

Заказ 6302/56

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нйб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ултород, ул. Проекная, 4